電機噪聲分析的案例
【8月8-11日 杭州】電機磁場、熱、振動、噪聲仿真高級設計仿真研修班
1、一般設置 2、模型設置
3、材料添加 4、計算域材料設置
5、邊界條件設置 6、交界面處理設置
7、求解設置 8、結果處理分析
案例演示及練習-1：電機自然冷卻分析
案例演示及練習-2：電機強制風冷分析
案例演示及練習-3：電機強制水冷分析
WB電機電磁噪聲耦合分析
掌握電機電磁噪聲耦合分析過程
1、電機振動分析創(chuàng)建
1.2電機相關材料建立 1.2電機模型處理
1.3電機模型材料添加 1.4接觸坐標系處理
1.5網(wǎng)格剖分 1.6約束條件及力源添加處理
1.7求解設置 1.8結果查看處理
2、電機噪聲分析創(chuàng)建
2.1電機噪聲分析相關材料建立 2.2電機噪聲分析模型處理
2.3電機噪聲分析材料處理添加 2.4電機噪聲分析接觸坐標系處理
2.5電機噪聲分析網(wǎng)格剖分
2.6電機噪聲分析約束條件及聲源添加處理
2.7求解設置 2.8結果查看處理
案例演示及練習-1：永磁同步電機分析
備注
1、老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在過程中老師會與學員共同分析探討、個性問題單獨交流。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
6.3其它結果查看分析
7.MC電機聲場計算結果處理
7.1聲壓壓強查看分析 7.2聲壓級分布查看分析
7.3其它結果查看分析
WB驅動電機電磁噪聲
耦合分析
掌握WB驅動電磁噪聲耦合
分析過程
1.電機maxwell電磁創(chuàng)建
1.1電機模型處理 1.2電磁力計算設置特點技巧
1.3網(wǎng)格剖分技巧 1.4其它注意項講解
2.電機maxwell電磁-結構場耦合
2.1耦合注意事項
3.電機諧響應分析創(chuàng)建
3.1電機相關材料建立 3.2電機模型處理
3.3電機模型材料添加 3.4接觸坐標系處理
3.5網(wǎng)格剖分 3.6約束條件及力源添加處理
3.7求解設置 3.8結果查看處理
4.電機噪聲分析創(chuàng)建
4.1電機噪聲分析相關材料建立 4.2電機噪聲分析模型處理
4.3電機噪聲分析材料處理添加 4.4電機噪聲分析接觸坐標系處理
4.5電機噪聲分析網(wǎng)格剖分
4.6電機噪聲分析約束條件及力源添加處理
4.7求解設置 4.8結果查看處理
5.電機電磁噪聲耦合分析演示及上機操作
5.1永磁同步電動機
備注
開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
6.3其它結果查看分析
7.MC電機聲場計算結果處理
7.1聲壓壓強查看分析 7.2聲壓級分布查看分析
7.3其它結果查看分析
WB驅動電機電磁噪聲
耦合分析
掌握WB驅動電磁噪聲耦合
分析過程
1.電機maxwell電磁創(chuàng)建
1.1電機模型處理 1.2電磁力計算設置特點技巧
1.3網(wǎng)格剖分技巧 1.4其它注意項講解
2.電機maxwell電磁-結構場耦合
2.1耦合注意事項
3.電機諧響應分析創(chuàng)建
3.1電機相關材料建立 3.2電機模型處理
3.3電機模型材料添加 3.4接觸坐標系處理
3.5網(wǎng)格剖分 3.6約束條件及力源添加處理
3.7求解設置 3.8結果查看處理
4.電機噪聲分析創(chuàng)建
4.1電機噪聲分析相關材料建立 4.2電機噪聲分析模型處理
4.3電機噪聲分析材料處理添加 4.4電機噪聲分析接觸坐標系處理
4.5電機噪聲分析網(wǎng)格剖分
4.6電機噪聲分析約束條件及力源添加處理
4.7求解設置 4.8結果查看處理
5.電機電磁噪聲耦合分析演示及上機操作
5.1永磁同步電動機
備注
開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 純電動汽車電機噪聲測試與分析方法研究
人工頭在整車上的安裝情況如下圖2所示：
7號麥克風用來測量電機近場噪聲，在后期數(shù)據(jù)分析時也需要通過近場噪聲來識別來自電機的噪聲成分。8到13號加速度傳感器用來分析電機總成懸置系統(tǒng)的三個支撐對電機振動的隔振效果，同時可以分析乘員艙電機噪聲是來自固體聲還是空氣聲。14 號光電傳感器用來測量傳動軸的轉速，然后通過傳動比換算到電機轉速，光電傳感器的布置如圖3所示：
2.2 測量工況
根據(jù)用戶的駕駛習慣，測量工況通常包含下面四個工況。
3 電機噪聲的分析方法
3.1 電機噪聲的識別
電機噪聲主要來源于轉子不平衡及軸承振動引起的機械噪聲，散熱風扇引起的空氣動力噪聲以及電磁力引起的電磁噪聲，其中電磁噪聲是電機噪聲的主要成分，根據(jù)實際的工程案例分析，發(fā)現(xiàn)定子齒槽引起的齒諧波噪聲是電磁噪聲的主要成分，齒諧波噪聲的頻率：
式中，i為諧波次數(shù)，Q為齒槽數(shù)，n為電機轉速。
從公式可知，如果知道了電機定子齒槽數(shù)，就可以通過公式計算哪些頻率成分是來自電機，但對于競爭車型的電機，通常是無法獲取電機定子齒槽數(shù)，這就需要通過測試數(shù)據(jù)的分析來識別。
以某一車型的電機噪聲為案例進行分析，圖4是勻加速的工況時乘員艙左前外耳處噪聲的坎貝爾圖，橫坐標是傳動軸的轉速，通過回放得到抱怨的噪聲是541.5階的階次噪聲，首先和電機近場噪聲比較，如圖5所示，可以看出電機近場的541.5階次噪聲明顯，初步判斷此階次噪聲來自電機。
同時變速箱的傳動比通常為8到10 之間，如橫坐標轉換為電機驅動軸的轉速，則圖中的階次噪聲為54 階次到 68 階次，目前主流電機的齒槽數(shù)為48,60 和72，可判斷此階次噪聲來自60 齒槽的電機。
展開 
新能源電機電磁、磁熱、震動、噪聲多場耦合
6.3其它結果查看分析
7.MC電機聲場計算結果處理
7.1聲壓壓強查看分析 7.2聲壓級分布查看分析
7.3其它結果查看分析
WB驅動電機電磁噪聲
耦合分析
掌握WB驅動電磁噪聲耦合
分析過程
1.電機maxwell電磁創(chuàng)建
1.1電機模型處理 1.2電磁力計算設置特點技巧
1.3網(wǎng)格剖分技巧 1.4其它注意項講解
2.電機maxwell電磁-結構場耦合
2.1耦合注意事項
3.電機諧響應分析創(chuàng)建
3.1電機相關材料建立 3.2電機模型處理
3.3電機模型材料添加 3.4接觸坐標系處理
3.5網(wǎng)格剖分 3.6約束條件及力源添加處理
3.7求解設置 3.8結果查看處理
4.電機噪聲分析創(chuàng)建
4.1電機噪聲分析相關材料建立 4.2電機噪聲分析模型處理
4.3電機噪聲分析材料處理添加 4.4電機噪聲分析接觸坐標系處理
4.5電機噪聲分析網(wǎng)格剖分
4.6電機噪聲分析約束條件及力源添加處理
4.7求解設置 4.8結果查看處理
5.電機電磁噪聲耦合分析演示及上機操作
5.1永磁同步電動機
備注
開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 超高速永磁同步電機振動噪聲分析
張增杰[6]研究了小功率PMSM氣隙磁場對電機產生的振動及輻射噪聲的影響。張玉柱[7]基于MATLAB頻譜分析的分析方法研究了永磁電機噪聲聲源。朱海峰[8]對異步電機電磁激振力進行了分析。鄭江[9]研究了低速大轉矩和高速恒功率車用PMSM電磁噪聲特性。林巨廣等[10]研究了8極48槽PMSM徑向力波、噪聲來源，并說明電機噪聲受單殼體剛度、前后端蓋影響。
本文以1臺120 000 r/min的超高速PMSM為例，通過Maxwell計算定子內表面徑向和切向電磁力時域密度分布，將該力密度作為激勵源耦合到Mechanical中進行頻域的諧響應分析，并將分析結果作為激勵耦合到Harmonic Acoustic中，得到徑向力波對電磁噪聲的影響，根據(jù)電磁力波二維傅里葉變換及噪聲聲壓級云圖研究了超高速PMSM的電磁噪聲特性。
1 電機徑向力波分析
樣機的基本參數(shù)如表1所示。根據(jù)表1尺寸參數(shù)建立的電機模型如圖1所示。
表1 電機的基本參數(shù)
圖1 120 000 r/min電機模型
分析電機電磁力波的前提是準確計算出電機的氣隙磁場，獲得氣隙磁場后，利用麥克斯韋應力張量法就可推導出電機電磁力波。其計算式為
式中：Pr為電機徑向力波和切向力波;μ0為真空磁導率，μ0=4π×10-7 H/m;b(α,t)、b1(α,t)分別為氣隙磁通密度的徑向和切向分量。
定子和轉子空間諧波的次數(shù)為
式中：v、μ為定子、轉子的空間諧波次數(shù)；k=0,1,2,3，…；m1為相數(shù)。
振動階次為
振動頻率為
式中：r為力波次數(shù)；p為電機極對數(shù)；f為電源頻率；fr為振動頻率。
展開 如何選用電機振動噪聲分析工具
六、小結
本文針對如何選用電機振動噪聲分析工具進行概述，分別通過電機設計的前期、中期、后期，以及在NVH故障診斷時，介紹電機振動噪聲分析工具分別可以為工程師提供哪些幫助。如何在實際設計中使用這些工具，以及這些工具有哪些注意事項，敬請期待后續(xù)系列文章。
文章來源：電機空間
注：文章引用圖片來自公開資料或作者原創(chuàng)
直播課程 | 電機NVH仿真分析流程
1
直播主題
電機NVH仿真分析流程
2
您所期待的內容？
電機噪聲分析的一般流程
分享電機噪聲的仿真分析案例，用案例說明具體的仿真步驟，分析電機的結構設計與噪聲響應的關系，展示不同的建模方法對噪聲分析結果的影響
重磅發(fā)布電機噪聲分析流程管理器，將電磁力、結構設計、噪聲響應直接串聯(lián)，可以對電磁力進行空間和階次分解，并從多角度分析振動、噪聲響應的貢獻來源。即使不會操作Actran軟件也可以快速上手使用流程管理器進行電機振動、噪聲分析。
展開 【技術貼】基于AVL EXCITE M軟件的PWM逆變器對電機噪聲影響分析
電機作為純電動汽車的動力源，是驅動整車行駛的核心部件。而永磁同步電機因具有高功率密度、高效率、良好的轉矩特性，以及結構簡單、體積小、噪聲振動低等優(yōu)點，是目前純電動汽車的主流選擇。電機作為純電動汽車的動力源，和傳統(tǒng)汽車一樣，是產生整車噪聲的一個主要來源。而不一樣的是和傳統(tǒng)汽油車相比，純電動汽車的動力源永磁同步電機產生的高頻噪聲，尖銳刺耳讓人難以忍受，影響駕駛員和乘客的身心健康。噪聲作為電機的主要質量指標之一，其噪聲的大小決定了整車的舒適性。
AVL eSUITE 軟件平臺是AVL專門針對車用電器化仿真與設計開發(fā)的平臺，力求給用戶提供完整的電氣化仿真方案。軟件集成新能源整車動力性與經(jīng)濟性仿真，實現(xiàn)電機性能匹配集成，電機一維到三維熱管理分析，電機轉子動力學分析，電機NVH仿真計算以及整個電驅系統(tǒng)的NVH仿真分析。
圖1 AVL eSUITE電氣化仿真設計方案
關于電機本體以及電驅系統(tǒng)NVH分析，AVL eSUITE可實現(xiàn)基于臺架模式分析計算，無縫地實現(xiàn)產品試驗前的NVH校核，很大程度上減少客戶的樣件的試制成本與測試時間。對于AVL eSUITE NVH方面的詳細仿真計算，可參考往期技術貼，本期重點給大家介紹如果基于AVL eSUITE工具，實現(xiàn)PWM控制對電機噪聲影響分析。
02
PWM控制原理
對于永磁同步電機噪音，通用的來講可以分為低頻、中頻以及高頻階段，對于低頻噪聲往往與電機機械因素有關，中頻噪聲和電機本體結構電磁特征有關，而高頻噪音大都和變頻器控制器相關，最突出的是PWM開關頻率的電磁噪聲。
PWM引起的電機嘯叫聲在噪音或者瀑布圖上，有明顯的特征，如下圖所示顯示的傘狀圖，噪音的階次線是以PWM載波頻率為中心，左右鏡像輻射而出，類似于一把半開的雨傘。因此很容易被識別出。
展開 基于AVL EXCITE M軟件的PWM逆變器對電機噪聲影響分析
電機作為純電動汽車的動力源，是驅動整車行駛的核心部件。而永磁同步電機因具有高功率密度、高效率、良好的轉矩特性，以及結構簡單、體積小、噪聲振動低等優(yōu)點，是目前純電動汽車的主流選擇。電機作為純電動汽車的動力源，和傳統(tǒng)汽車一樣，是產生整車噪聲的一個主要來源。而不一樣的是和傳統(tǒng)汽油車相比，純電動汽車的動力源永磁同步電機產生的高頻噪聲，尖銳刺耳讓人難以忍受，影響駕駛員和乘客的身心健康。噪聲作為電機的主要質量指標之一，其噪聲的大小決定了整車的舒適性。
AVL eSUITE 軟件平臺是AVL專門針對車用電器化仿真與設計開發(fā)的平臺，力求給用戶提供完整的電氣化仿真方案。軟件集成新能源整車動力性與經(jīng)濟性仿真，實現(xiàn)電機性能匹配集成，電機一維到三維熱管理分析，電機轉子動力學分析，電機NVH仿真計算以及整個電驅系統(tǒng)的NVH仿真分析。
圖1 AVL eSUITE電氣化仿真設計方案
關于電機本體以及電驅系統(tǒng)NVH分析，AVL eSUITE可實現(xiàn)基于臺架模式分析計算，無縫地實現(xiàn)產品試驗前的NVH校核，很大程度上減少客戶的樣件的試制成本與測試時間。對于AVL eSUITE NVH方面的詳細仿真計算，可參考往期技術貼，本期重點給大家介紹如果基于AVL eSUITE工具，實現(xiàn)PWM控制對電機噪聲影響分析。
展開 關于電機振動噪聲分析你可能不了解的
PART1 問題的引入
電機噪聲分析，貌似玄學，網(wǎng)上各路大神大展神通，讓我們看到各路軟件強大的后處理能力，各種圖表信息撲面而來，花枝招展。。。。。。那問題來了，您收到了啥解決您電機設計的關鍵問題的、可實際操作驗證的方法了嗎？您對于這個問題的理解或解決，還只是停留在軟件炫酷操作把軟件當作玩具階段，而還不能上升到實戰(zhàn)工具的層面嗎？
言歸正傳，既然談到設計實戰(zhàn)，我們在設計之初，當客戶給定電機安裝空間約束后，我們開始我們的電磁設計的第一問題是，外徑就這么大（比如在這里假定根據(jù)客戶的安裝空間約束，使用內轉子設計，電機定子不能超過150mm，額定轉速1000rpm輸出額定功率1KW），我該選啥槽極配合呢？不同的槽極配合對電機實際運行過程中的振動噪音問題影響如何？
PART2 解決問題思路形成、操作方法以及對比驗證
一個直觀的想法，對于要選定一個可能振動比較小噪聲比較低的槽極配合方案，根據(jù)之前學過的電機繞組理論，如果我們要選擇分數(shù)槽方案（整數(shù)槽簡單大家都知道這里就不在重復了），可能會來自于以下幾個方面的影響：
1、繞組是否足夠分布
分數(shù)槽繞組的每極每相槽數(shù)q=N/D（不可約分數(shù)），N代表了繞組的分布，很多分數(shù)槽集中繞組，其實轉子磁鋼激發(fā)的氣隙的磁通密度分布很糟糕，但因為定子測因為N足夠大，也會獲得比較好看低諧波含量的理想空載反電勢波形。那這個因素對振動噪聲的影響如何？
2、這里D影響的是分數(shù)星型槽磁勢的對稱性，通常D為非2的偶數(shù)，一個單元機內，會存在單邊磁拉力，這個是一個直接的徑向力，我們都知道振動噪聲來源于電機運行過程中的徑向力分布。那是不是說在設計同一電磁方案，氣隙直徑相當?shù)牟煌蹣O配合中，單邊磁拉力就一定影響最大嗎？
3、如果D是奇數(shù)，N都一樣，槽極配合的基波周期數(shù)的影響如何？
展開 
電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
結論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎上還可以進行多轉速分析以及對電機參數(shù)進行優(yōu)化分析。
文章來源：易仿真
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發(fā)電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數(shù)為4，定子齒數(shù)為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態(tài)電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網(wǎng)站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機的E-NVH提供優(yōu)化途徑。
Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優(yōu)化設計，競品分析，拆解分析等。開發(fā)至今，已被全球主要的整車生產企業(yè)、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續(xù)的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內置式永磁同步電機，具體的結構參數(shù)設置在此不再贅述。
展開 線下培訓 | Actran電機噪聲仿真專題培訓
培訓日程：
培訓時間：11月20-21日
培訓地點：
上海市松江區(qū)云振路410號創(chuàng)智中心4號樓3樓8號會議室/線上
面向人群：
?汽車、家電、通用機械等行業(yè)電機類產品設計與仿真工程師。
?其他行業(yè)中希望了解輻射噪聲問題并利用仿真加以改善的工程人員。
培訓目標：
?針對涉及到各行業(yè)電機類產品相關的客戶，對常用的軸向、徑向、三合一電機等分析計算流程進行分析和演示，并結合Actran電機噪聲的流程管理器 (EM&Epowertrain Workflow Manager) 展示更加快捷、方便的電機振動噪聲分析方式。
?為用戶提供更深入、更具關聯(lián)性的電機振動、噪聲原因和現(xiàn)象的分析，為快速解決電機振動噪聲問題提供可靠且直接的數(shù)據(jù)依據(jù)。
培訓費用：免費培訓，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：馬老師 18221799218
培訓報名：
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